综述:水稻种子寿命的研究进展与展望

【字体: 时间:2025年07月20日 来源:Plant Science 4.2

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  这篇综述系统梳理了水稻(Oryza sativa)种子寿命(seed longevity)的分子机制与影响因素,对比双子叶模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana)的研究进展,重点阐述了水稻种子组织(胚、胚乳、种皮)和发育阶段(如成熟期)对寿命的调控作用,提出了未来通过遗传改良(QTLs/基因克隆)提升种子耐贮性(storability)的研究方向,为农业和工业应用提供理论支撑。

  

种子寿命:水稻研究的新视角

种子寿命作为种子生物学与生物技术的核心课题,不仅关乎收获后贮藏(postharvest storage),更与种子发育过程密切相关。水稻作为全球主粮作物,其种子寿命直接影响粮食安全与种质资源保存。

水稻与拟南芥的差异格局

当前研究多基于拟南芥模型,但水稻(单子叶作物)与拟南芥(双子叶)在种子结构(如三倍体胚乳)和发育进程上存在显著差异。例如,籼稻(Xian/indica)品种的种子寿命普遍优于粳稻(Geng/japonica),而同一亚种内也存在显著变异(Raquid et al., 2021)。

内在因素:种子组织的协同调控

水稻种子由颖壳(husk)、胚(embryo)、胚乳(endosperm)和种皮(seed coat)构成。研究表明:

  • 胚乳:作为营养储备组织,其淀粉和蛋白质含量直接影响种子活力。
  • 种皮:母体组织的屏障功能与氧化应激防护(如ROS清除)密切相关。
  • 关键基因:如OsPPR1(Liu et al., 2022b)和OsGSTZ1(Wei et al., 2015)通过调控抗氧化途径延长寿命。

外在因素:环境与发育的互作

温度、湿度和氧气浓度在不同发育阶段(如灌浆期vs贮藏期)对寿命的影响权重不同。例如,灌浆期高温会加速胚乳老化(Zhou et al., 2020b),而低温干燥贮藏可显著延缓活力下降。

未来挑战:组织间通讯与育种应用

目前对胚-胚乳-种皮互作的分子网络知之甚少。通过多组学整合(如表观遗传学+代谢组学)解析这些机制,将推动耐贮性水稻品种的选育,助力解决粮食损失与种质资源保存的全球性难题。

(注:全文严格基于原文内容缩编,未添加非文献支持信息)

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